Le prese a bassa resistenza di contatto sono il cuore dei connettori per alte correnti

Le applicazioni che richiedono il trasferimento di elettricità ad alta corrente e ad alta tensione attraverso i connettori continuano a crescere. Queste applicazioni includono la ricarica dei veicoli elettrici (EV), le batterie di riserva domestiche e le batterie che supportano la produzione e l'immagazzinamento intelligente dell'elettricità, ma anche il settore in espansione dei data center, dove le unità di distribuzione dell'energia elettrica (PDU), i gruppi di continuità (UPS), i router e i rack di alimentazione gestiscono ingressi ad alta corrente e ad alta tensione. Anche i sistemi di produzione e di fabbrica, la robotica e i controlli ambientali richiedono questi connettori specializzati.

In queste applicazioni, i connettori devono supportare ingressi ad alta corrente e alta tensione in spazi sempre più ridotti, senza inutili perdite. Il trasferimento di potenza efficiente è importante anche per evitare le cadute di tensione che portano al surriscaldamento, che può danneggiare le apparecchiature e innescare incendi. Allo stesso tempo, questi connettori devono supportare l'assemblaggio rapido e automatizzato ed essere a prova di errore per evitare danni alle apparecchiature e rilavorazioni.

Una tecnologia ad alta corrente e alta tensione che funziona in molti tipi diversi di connettori è la tecnologia alla base delle prese COEUR di Molex, che riduce al minimo la resistenza di contatto nelle applicazioni ad alta corrente. I prodotti realizzati con le prese COEUR garantiscono connessioni sicure, permettono di inserire più dispositivi in meno spazio e semplificano la produzione.

Il cuore dei connettori per alte correnti e alte tensioni

Le prese COEUR hanno una forma conica con diversi raggi di contatto angolati in oro altamente conduttivo disposti in cerchio (Figura 1). I diametri vanno da 3,40 mm a 11,00 mm e sono abbinati a perni d'argento dimensionati per l'inserimento a pressione.

Figura 1: I connettori femmina COEUR offrono una bassa resistenza di contatto per applicazioni ad alta corrente e ad alta tensione, grazie a raggi di contatto in oro disposti a forma conica svasati nella parte alta. (Immagine per gentile concessione di Molex)

I perni toccano le traversine di contatto nei punti più stretti dei coni, oltre i quali le traversine si svasano leggermente in corrispondenza delle punte dei coni. La forma angolata assicura che ogni barra abbia un'area di contatto ellittica, non solo puntiforme, con il perno inserito. Le aree di contatto più ampie determinano una minore resistenza di contatto, riducendo le cadute di tensione e il calore generato dai connettori.

Un altro vantaggio di questa struttura a bassa resistenza di contatto è la possibilità di impacchettare i componenti elettronici più vicini tra loro, risparmiando spazio. Le prese COEUR sono tutte alte 10,0 mm, un'altezza che si adatta a diversi scenari di connessione, come filo-scheda, filo-paratia, scheda-scheda e scheda-condotto sbarra.

Caratteristiche dei connettori per alte correnti e alte tensioni

Le soluzioni di connettività che utilizzano la tecnologia delle prese COEUR sono progettate per gestire correnti e tensioni elevate. Ad esempio, il sistema di interconnessione maschio e femmina Sentrality può gestire da 75 A a 350 A fino a 1.000 V con resistenze di contatto comprese tra 0,20 mΩ e 0,40 mΩ. Queste caratteristiche consentono al sistema (Figura 2) di collegare in modo efficiente più schede a circuiti stampati (PCB) tra loro o a condotti sbarra in applicazioni di immagazzinaggio dell'energia domestica, automazione industriale, connettività di rete e telecomunicazioni.

Figura 2: Nel sistema di interconnessione maschio e femmina Sentrality, le prese COEUR assicurano connettività ad alta corrente e alta tensione con PCB e condotti sbarra. Il sistema riduce al minimo le altezze di impilamento delle schede e migliora le tolleranze con un autoallineamento radiale di ±1,00 mm. (Immagine per gentile concessione di Molex)

Nei connettori filo-scheda SW1, le prese COEUR con una resistenza di contatto di 0,25 mΩ assicurano una trasmissione sicura da 120 A a 300 A a 1.000 V su fili da 2 a 4/0 AWG di diametro. I connettori rivestiti in polibutilentereftalato (PBT) (Figura 3) sono comuni nelle applicazioni di fabbrica, robotica e immagazzinaggio dell'energia domestica.

Figura 3: Le interconnessioni SW1 utilizzano le prese COEUR per collegare in modo sicuro i cavi ad alta corrente e ad alta tensione con PCB e condotti sbarra. Il design a bloccaggio intrinseco con una sola mano elimina anche la curvatura dei cavi con una connessione a 90°. (Immagine per gentile concessione di Molex)

Trovare la misura giusta con i connettori per alte correnti e alte tensioni

La tecnologia delle prese COEUR riduce al minimo lo spazio necessario per realizzare connessioni ad alta tensione e ad alta corrente. I connettori come il sistema Sentrality consentono di ridurre l'altezza di impilamento tra PCB o condotti sbarra. Mentre una scheda può essere inserita a pressione o con tecnologia di montaggio superficiale (SMT), i progettisti possono scegliere l'inserimento a pressione per un'altezza di impilamento di 1,50 mm, il montaggio SMT per un'altezza di impilamento di 1,75 mm o un'opzione di montaggio a vite per un'altezza di impilamento di 4,5 mm.

Anche il connettore cavo-scheda o cavo-condotto sbarra HyperQube (Figura 4) ha un ingombro compatto di 12,3 x 15,5 mm. Utilizza la tecnologia delle prese COEUR per gestire 120 A con una resistenza di contatto di 0,20 mΩ su fili da 6 AWG a 2 AWG di diametro. Le dimensioni accoppiate di HyperQube sono pari a 19,5 x 43,7 x 17,7 mm.

Figura 4: I connettori HyperQube sono un modo compatto per collegare fili o cavi per alte correnti a PCB o condotti sbarra. Il design rimovibile con montaggio a vite, i perni di posizionamento con chiavetta meccanica e la codifica a colori semplificano l'installazione di HyperQube. (Immagine per gentile concessione di Molex)

Oltre all'uso efficiente dello spazio sulla scheda, i progettisti di elettronica devono anche preoccuparsi dei raggi di curvatura minima dei cavi e richiedono progetti che permettano di collegare i cavi senza piegarli, ad esempio con un'opzione a 90° e una rotazione a 360° durante l'assemblaggio. I connettori HyperQube e SW1 abilitati per le prese COEUR assolvono a questo scopo. I connettori UltraWize hanno anche una geometria a 90° per unire i fili alle PCB con perni di posizionamento sfalsati per risparmiare spazio (Figura 5) capaci di gestire 170 A e 125 V con una resistenza di contatto di 0,4 mΩ.

Figura 5: I connettori UltraWize sono dotati di perni di posizionamento sfalsati per collegare in modo efficiente alle schede fili che trasportano fino a 170 A a 125 V. Hanno una resistenza all'infiammabilità UL94V-0, una resistenza dielettrica di 125 V_c.a. e una resistenza all'isolamento di 500 V_c.c.. (Immagine per gentile concessione di Molex)

Alcuni prodotti, come il sistema Sentrality e le interconnessioni PowerWize con interfaccia ad accoppiamento cieco (BMI) (Figura 6), consentono anche l'autoallineamento radiale, che può contribuire ad alleviare le tolleranze di impilamento. I connettori PowerWize BMI pannello-scheda e pannello-condotto sbarra offrono ±2,00 mm di autoallineamento radiale, oltre a guide integrate per l'allineamento generale, in applicazioni che gestiscono da 75 A a 185 A con una resistenza di contatto da 0,10 mΩ a 0,25 mΩ.

Figura 6: I connettori PowerWize BMI supportano l'accoppiamento cieco con guide e hanno un autoallineamento di ±2,00 mm. Le opzioni di montaggio a vite e con coda a saldare li collegano a condotti sbarra e PCB. (Immagine per gentile concessione di Molex)

Anche i progettisti di sistemi elettronici per alte correnti e alte tensioni devono semplificare l'assemblaggio. Molti connettori abilitati per le prese COEUR sono forniti nastrati o in bobina, oppure in vassoi pick-and-place per l'assemblaggio automatizzato. Caratteristiche come la polarizzazione meccanica, la codifica a colori e gli scatti acustici eliminano l'errore umano durante l'assemblaggio. Tutti i connettori abilitati per le prese COEUR sono classificati per un minimo di 200 cicli di accoppiamento-disaccoppiamento secondo la norma EIA-364.

Garantire la sicurezza in ambienti ad alta corrente e alta tensione

Per applicazioni con correnti e tensioni elevate, la sicurezza è importante almeno quanto il risparmio di spazio e l'efficienza di montaggio. Progetti sicuri al tatto, ritardanti di fiamma e in materiali meno tossici con ampi intervalli della temperatura di funzionamento sono solo alcuni dei modi in cui i progettisti hanno reso più sicuri questi connettori.

Molti connettori che utilizzano le prese COEUR per un flusso efficiente di correnti elevate sono progettati per essere sicuri al tatto, pertanto i componenti che trasportano corrente sono rivestiti, racchiusi o protetti in altro modo dal contatto umano diretto. I connettori sicuri al tatto includono i gruppi e connettori filo-scheda a crimpare PowerWize HyperQube e PowerWize BMI (Figura 7). I connettori a crimpare PowerWize utilizzano una geometria ottagonale per collegare in modo sicuro fili da 10 AWG a 1/0 AWG di diametro alle PCB o ai condotti sbarra. Il loro design con montaggio a vite comprende una basetta e una presa in PBT sicuro al tatto con riscontro sonoro.

Figura 7: I componenti dei connettori a crimpare PowerWize hanno un profilo di crimpatura ottagonale per mantenere bassa la resistenza di contatto nei fili da 10 a 1/0 AWG che gestiscono da 120 A a 175 A a 300 V a 600 V. Le basette, gli alloggiamenti dei connettori e i gruppi sono in PBT sicuro al tatto. (Immagine per gentile concessione di Molex)

Il PBT è comune nelle applicazioni elettroniche grazie al suo eccellente isolamento elettrico ed è utilizzato nei connettori UltraWize, PowerWize, HyperQube e SW1. Questi connettori sono inoltre a basso contenuto di alogeni o senza alogeni e ciò assicura agli utenti che, in caso di incendio, i fumi dei componenti saranno meno tossici.

Il PBT ha anche buone proprietà ignifughe, anche senza l'uso di ritardanti di fiamma a base di alogeni. Tutti i connettori sopra menzionati sono classificati ignifughi UL 94V-0, il che significa che qualsiasi fiamma si autoestinguerà entro 10 secondi dalla rimozione della fonte di accensione senza produrre gocce di materiale infiammato.

Conclusione

Le molteplici traversine di contatto angolate della tecnologia COEUR assicurano una bassa resistenza di contatto per un elevato trasferimento di corrente con cadute di tensione minime o meno generazione di calore. Grazie a queste proprietà, le prese COEUR sono il cuore di molti tipi di connettori progettati per il trasporto di elettricità ad alta corrente e ad alta tensione.

I connettori che utilizzano le prese COEUR sono progettati anche per garantire l'efficienza di spazio e la facilità di montaggio su PCB, condotti sbarra, pannelli e paratie. I materiali ritardanti di fiamma e sicuri al tatto, l'accurata polarizzazione meccanica e la codifica a colori e le varie opzioni di assemblaggio rendono i connettori con prese COEUR una buona scelta per applicazioni che vanno dall'immagazzinaggio dell'energia domestica e la ricarica EV fino alle operazioni di fabbrica e ai data center.